普光氣田污水回注管柱腐蝕結垢分析

中原油田分公司石油工程技術研究院 河南 濮陽 457001

普光氣田是我國已投入開發的最大的整裝海相氣田，日產氣量超過2000×104m3。隨著累產氣量的不斷增加，采出的地層水也在不斷增多，目前日產水量已達600m3以上。普光氣田采用污水回注的方式將采出水回注至地層，但隨著回注水量的不斷增加，對回注管柱造成的腐蝕結垢現象也不斷加劇，嚴重影響污水回注。

1 回注井情況

1.1 基本情況

普光氣田現有污水回注井5口，分別是普光11井、毛開1井、普光7側井、普光3井和回注1井，主要負責普光主體、大灣區塊50余口氣井采出水及其他污水的回注[1]。截至2020年10月底，已累計回注污水達170×104m3。回注管柱采用常規的卡頂封注水管柱結構，油管采用90SS或110SS抗硫材質，封隔器采用35CrMo或者42CrMo材質。

1.2 檢管情況

自2015年起，先后對普光11井（2次）、毛開1井、普光7側井進行檢管作業4井次。檢管作業發現，所有入井管柱普遍存在腐蝕結垢現象，其中2000m以下易發生腐蝕穿孔現象。起出材質35CrMo的封隔器鋼體完好，無明顯腐蝕。

2 腐蝕結垢產物分析

2.1 腐蝕結垢情況分析

三口井的井下管柱都存在不同程度的結垢與腐蝕，腐蝕特征為點腐蝕、坑腐蝕和潰瘍狀腐蝕，局部減薄甚至腐蝕穿孔等[2]。油管內壁的垢樣經EDS（能譜）、X射線衍射檢測，主要由鐵的腐蝕產物構成，包括鐵氧化物、硫化物及碳酸亞鐵。

圖1 毛開1井內壁垢EDS分析

油管的腐蝕穿孔主要由SRB細菌引起。腐蝕孔大多由外壁向內壁腐蝕造成，穿孔位置腐蝕產物為黑色，遇酸溶解產生H2S氣體；XRD、EDS等測試其成分主要為硫化亞鐵。經過細菌測試，腐蝕產物中含有較多SRB細菌，SRB腐蝕易形成局部腐蝕，造成穿孔[3]。分析認為SRB細菌來自于回注水。雖然回注水組分中硫化氫均為0，但水處理站對SO42-無指標要求，產出水中含有大量SO42-，具備SRB細菌滋生的條件。發生嚴重穿孔位置的地溫雖高于SRB的適宜溫度，但由于回注水注入過程中水溫低于地溫，估算穿孔位置溫度在SRB的適宜溫度范圍內。

油管內壁腐蝕結垢主要由溶解氧引起。溶解氧大于0.1mg/L時就會引起碳鋼腐蝕。在回注水處理過程中，沉降工序、過氧化氫除硫等工藝流程都會造成氧含量升高。對于含硫污水，為保證不含硫化氫，常采用過量的氧化劑，因此，溶解氧濃度較高。

2.2 回注管柱適應性分析

回注水中含有SO42-、溶解氧，易引起碳鋼腐蝕，若直接光油管注水，110SS、110TSS的套管也存在腐蝕風險[4]。一旦套管腐蝕穿孔，處理難度大、影響回注生產。普光氣田回注井均采用“封隔器卡頂封注水+環空加注保護液”的方式進行污水回注，封隔器卡封注水有助于保護上部套管，配合加注環空保護液，能進一步降低套管的腐蝕、延長套管壽命。

35CrMo、42CrMo材質的封隔器、敞口噴砂器承托筒內外表面均無明顯腐蝕，工具試樣的屈服強度、抗拉強度等均符合標準要求。3Cr13材質的反循環閥外筒發現明顯的開裂，斷口存在應力腐蝕二次裂紋特征，檢測工具試樣的屈服強度小于標準值，分析是由于氫滲入造成。

回注井檢管前主要采用RTTS封隔器卡封注水管柱結構，RTTS封隔器采用分瓣式卡瓦，卡瓦表面呈負傾角鑲嵌硬質合金，硬質合金能有效咬入套管、卡定力強。但腐蝕結垢易造成卡瓦難以回收，導致封隔器無法解封、卡死管柱，處理難度大。

3 結束語

（1）回注井均存在腐蝕結垢現象，腐蝕結垢主要要由回注水中攜帶的SO42- 、溶解氧等引起。

（2）35CrMo或42CrMo材質的完井工具能滿足目前的回注防腐需要，但90SS或110SS油管需對回注水進行殺菌、除氧才能滿足防腐需要。

（3）建議按2-3年的檢管周期對回注管柱進行檢管，降低管柱腐蝕斷脫風險，降低檢管作業難度。